full screen background image
        Zoek:

De Experten in Torlon, PEEK
en andere UltraPerformante Polymeren

Deutsch    English    Español    Français    Nederlands    Português    普通话

Wat is een Poly-Amide-Imide?

PolyAmideImiden (PAI) zijn hoogwaardige kunststoffen die uitstekende hoge temperatuurbestendigheid combineren met grote taaiheid en slagvastheid bij lage temperatuur. Voor een amorf polymeer is PAI ook uitzonderlijk bestand tegen een verscheidenheid aan veel voorkomende chemicaliën. PAI lijkt sterk op twee andere aromatische imidepolymeren voor hoge temperaturen: polyetherimides (PEI) en polyimides (PI).

Het bekendste polyamideimide-polymeer is Torlon, dat Amoco in de jaren zeventig introduceerde als uitbreiding van een laagmoleculair polymeer dat werd aangeboden om de hechting te verbeteren van fluorpolymeer in kookgerei zoals Silverstone®, en ook als draadcoating. PAI's zijn thermoplasten, en kunnen worden gesmolten en gerecycled zoals PEI, maar zij bieden een hogere sterkte, stijfheid en slijtvastheid.

In tegenstelling tot PI, dat niet kan worden gesmolten zoals de thermoplasten, bieden PAI's de flexibiliteit van smeltverwerking, gecombineerd met een betere balans tussen sterkte, stijfheid en slijtvastheid. Die worden gemaximaliseerd door een thermische uitharding achteraf. PAI is bij 200°C sterker dan de meeste andere thermoplasten bij kamertemperatuur, PEEK inbegrepen. Ook ligt de lineaire thermische uitzettingscoëfficiënt (CLTE), dicht bij die van aluminium. Deze unieke eigenschappen en de smeltbaarheid maken het een perfecte oplossing voor meerdere veeleisende industrieën, waaronder de volgende:

  • Olie & Gas
  • Lucht- en Ruimtevaart
  • Automotive
  • Elektronica en Halfgeleiders
  • In deze industrieën voert Torlon veel taken uit omdat de smeltbaarheid de fabrikanten in staat stelt om complexe onderdelen met enge toleranties te produceren.

    Een amorfe thermoplast

    Polyamideimide (PAI) is een amorfe, ondoorzichtige thermoplastische kunststof, die met conventionele spuitgiet-, extrusietechnieken en ook vormpersen kan worden gesmolten. Solvay Specialty Polymers is wereldleider in de productie van PAI-hars onder de merknaam Torlon. Er zijn minder dan 100 bedrijven over de hele wereld die het verwerken tot verschillende onderdelen. Geëxtrudeerde halffabrikaten worden vervaardigd door Drake Plastics en Mitsubishi Chemical, die staven, platen, buizen en profielen leveren die machinaal worden verwerkt tot afgewerkte onderdelen.

    Minder dan vijf bedrijven over de hele wereld vormpersen Torlon tot zeer grote onderdelen, die worden gebruikt als afdichting voor grote turbocompressoren. Door zijn evenwicht tussen stijfheid, hardheid, sterkte en thermische eigenschappen staat Torlon aan de top van de thermoplastische industrie. Hoewel het een amorf polymeer is, biedt het toch een uitstekende chemische weerstand en dimensionale stabiliteit.

    Uitdagingen bij de verwerking

    Daar Torlon een amorf product is, met een zeer hoge glasovergangstemperatuur, creëert de niet-Newtoniaanse vloei ernstige uitdagingen over een breed bereik van afschuifsnelheden.

    De grootste uitdagingen zijn:

  • Smal verwerkingsvenster met verwerkingstemperaturen boven 315°C.
  • De viscositeit van het gesmolten product is zeer afhankelijk van de temperatuur en afschuifsnelheid.
  • Als polycondensatiepolymeer is PAI zeer gevoelig voor vocht. Het moet voor het smelten grondig worden gedroogd en droog gehouden, dit om verlaging van het molecuulgewicht en de thermische en mechanische eigenschappen te voorkomen.
  • Thermische uitharding gedurende 20 dagen of meer bij 260°C om de eigenschappen na het smeltproces te optimaliseren.
  • Om optimale eigenschappen te verkrijgen, moet PAI onder strikt gecontroleerde omstandigheden worden verwerkt, en vervolgens thermisch uitgehard door middel van een geleidelijk oplopende warmtecyclus tot 260°C om het molecuulgewicht en de Tg te verhogen. Dit proces voltooit de imidisatie. Door de polycondensatie verhoogt het molecuulgewicht. Water is een bijproduct dat moet worden verwijderd. Aangezien polycondensatie een evenwichtsreactie is, is het belangrijk om alle water te verwijderen en zo de reactie te bevorderen. Als er water aanwezig is op of boven de glasovergangstemperatuur, kan hydrolyse optreden en daardoor verlies van eigenschappen.

    In de afgelopen 50 jaar hebben gespecialiseerde bedrijven geleerd hoe Torlon PAI te verwerken. Het vereist meer proceskennis dan de meeste thermoplasten, en is daarom niet zo wijdverbreid als andere hoogwaardige polymeren zoals PEEK. Ingenieurs en ontwerpers hebben echter verschillende manieren om PolyAmideImide-componenten te vervaardigen, en kunnen dus zo profiteren van de unieke eigenschappen van dit polymeer.

    Opties voor de nabewerking van onderdelen.

    Nabewerking – Complexe onderdelen in PAI, met extreem krappe toleranties, kunnen worden uit halffabrikaten worden gemaakt. Er bestaan acht unieke grades, variërend van ongevulde PAI, tot enerzijds glas- en koolstofvezel versterkte, en anderzijds wrijvingsarme, slijtvaste PAI.

    Enge toleranties en gladde oppervlakken zijn typisch voor machinaal bewerkte PAI. Omdat er geen bijkomend gereedschap voor nodig is, is het mechanisch bewerken van halffabrikaten dé kosteneffectieve oplossing wanneer de aantallen klein zijn, en de gevraagde precisie hoog is. Ook tijdens de ontwerp- en ontwikkelingsfase van een nieuw onderdeel is deze methode de beste oplossing. Halffabrikaten worden gemaakt door processen als extrusie, vormpersen en/of spuitgieten.

  • In de praktijk verschaft extrusie het beste evenwicht tussen de eigenschappen.
  • Staafdiameters van 3,2 tot 257 mm in lengtes tot 2,44 m.
  • Buizen met buiten-/binnendiameter combinaties van Ø25,4 mm/ø12,7 mm tot Ø194 mm/ø89 mm.
  • Platen met een breedte tot 305 mm en een dikte tot 44,5 mm.
  • Vormpersen - Ideaal voor grote ringen (tot 900 mm diameter) en speciale mengsels.
  • Gespoten halffabrikaten - Ideaal voor dunwandige buizen en voorvormen.
  • Spuitgieten – Torlon polyamide imide kan worden verwerkt met conventionele spuitgietmachines uitgerust met hogetemperatuurverwarming, voldoende sluitkracht (7 kN/cm² geprojecteerd deeloppervlak) en een cilinder naargelang het injectiegewicht. De schroef moet een lagecompressiechroef zijn, met een verhouding van 1 tot 1,5:1. De machinebesturing moet in staat zijn om de vulsnelheid en -druk nauwkeurig te regelen. Schroeven uit één stuk zijn vereist, en er mogen geen terugslagkleppen worden gebruikt. Oudere, hydraulische machines kunnen profiteren van gasgeassisteerde injectie.

    Door de lage vloei-eigenschappen van gesmolten PAI is het bijna onmogelijk om hetzelfde hoogglanzende oppervlak te bereiken, dat met andere thermoplasten wel mogelijk is. De smelt vloeit als een "koord" de matrijsholte in, en versmelt daar tijdens de pak- en nadrukcyclus.

    De oppervlaktekwaliteit van gespoten Torlon wordt vaak vergeleken met gegoten metaal, of zelfs met hout, en toont duidelijk de grenzen tussen aangrenzende vloeifronten. Die grenzen zijn alleen aanwezig op de oppervlakte, en wanneer ze weggewerkt worden, krijgt u een homogeen dicht, uniform PAI-onderdeel. De hoge viscositeit en de geringe krimp van gesmolten PAI maken het spuiten van dunwandige onderdelen (< 0,75 mm) moeilijk, vooral wanneer de lengte van het stuk groter is dan 25 mm.

    Ondersnijdingen vereisen schuiven, en meestal zijn bredere aangietkanalen en bredere aanspuitingen nodig, die ook korter moeten zijn dan voor andere polymeren. Hot-runnersystemen mogen niet worden gebruikt, hoewel een verwarmde spuitbus wel mogelijk is. De temperatuurregeling van de matrijs is beperkt tot hete olie of elektrische verwarmingselementen. Stoom wordt zelden gebruikt.

    Voor het spuitgieten moet het polymeer grondig worden gedroogd in drogeluchtdrogers met een dauwpunt van -40°C. Het vochtgehalte vóór de injectie moet lager zijn dan 500 ppm en moet voor het gebruik worden gecontroleerd.

    Voordat de gespoten stukken kunnen worden gebruikt of bewerkt, moeten deze worden gehard. Dit het uithardingsproces is essentiëel voor Torlon-stukken, dit om optimale eigenschappen te bekomen, vooral voor de sterkte bij hoge temperatuur en de taaiheid. De thermische cyclus hangt af van de doorsnede van de stukken, maar varieert gewoonlijk van 17 tot 21 dagen. Het belang van de uithardingscyclus kan niet worden overschat. De typische cyclus bestaat uit een reeks stappen om de 24 uur: 5 tot 7 stappen van 150°C tot 255°C en daarna gedurende 10 dagen op 260°C.

    Voordat zij Torlon PAI mogen verwerken, keurt Solvay de verwerkers. Gecertificeerde Torlon-verwerkers zijn door Solvay gescreend, en hebben aangetoond dat ze dit unieke materiaal kunnen verwerken zoals het hoort. Ze maken daarbij gebruik van programmeerbare, PLC-gestuurde ovens, en hebben de nodige expertise om de optimale eigenschappen van dit unieke materiaal te bekomen.